KR101234173B1 - 투명 광학 요소 생산 방법, 이 방법과 관련된 광학 부품 및생산된 광학 요소 - Google Patents

투명 광학 요소 생산 방법, 이 방법과 관련된 광학 부품 및생산된 광학 요소 Download PDF

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Abstract

투명 광학 요소(11)를 생산하기 위해서, 부품의 한 표면에 평행하게 병치된 셀들(15)의 적어도 하나의 투명 어레이를 가진 광학 부품(10)을 생산하는 것으로 시작하며, 각 셀은 밀봉되고 광학 특성을 가진 물질을 함유한다. 그런 후에 이 광학 부품은 광학 요소의 소정의 형태에 상응하여, 이의 표면상에 형성된 외형을 따라 절단된다. 바람직하게는, 셀들의 어레이는 부품의 표면에 직각인 100㎛ 이하의 높이를 가진 층을 구성한다.
투명 광학 요소, 광학 부품

Description

투명 광학 요소 생산 방법, 이 방법과 관련된 광학 부품 및 생산된 광학 요소{Method for producing a transparent optical element, an optical component involved into said method and the thus obtained optical element}
본 발명은 광학 기능을 포함하는 투명 요소의 생산에 관한 것이다. 본 발명은 특히 다양한 광학 특성을 가진 안과 렌즈의 생산에 사용된다.
굴절이상-보정 렌즈는 공기보다 높은 굴절률을 가진 투명 재료에 형태를 가하여 통상적으로 제조된다. 렌즈의 모양은 재료/공기 계면에서의 굴절이 착용자의 망막에 적절한 초점화를 일으키도록 선택된다. 렌즈는 일반적으로 안경테에 일치하도록 절단되어, 보정 안구의 동공에 대해 적절하게 위치한다.
굴절률을 안과 렌즈의 재료 내에서 변화시켜, 기하학적 제약을 제한할 수 있게 만드는 것이 공지되어 있다(예를 들어, EP-A-0 728 572). 이 방법은 무엇보다도 콘택트렌즈에 제안되었다. 굴절률 구배는, 렌즈를 구성하는 고체 물체를 제조하는 동안, 예를 들어, 분산, 선택적 조사 또는 선택적 가열에 의해 얻는다. 비록 이 방법이 굴절이상의 각 처리가능한 경우를 위한 제품을 제공할지라도, 이 방법은 대량생산에 적합하지 않다. 그렇지 않으면, 공업적 스케일로, 경사형 굴절률의 여러 물체를 제조할 수 있고, 눈을 보정하는데 적합한 것과 가장 밀접한 것을 선택할 수 있고, 물체를 눈에 적합하게 하기 위해, 기계화 및 연마에 의해 물체에 재형성 작업을 수행할 수 있다. 이런 경우, 렌즈들에 대해 재형성 작업을 수행할 필요는 통상적인 방법에 대한 본 방법의 큰 매력이 손실된다는 것을 의미한다.
특허출원 US 2004/0008319는 프린터에 사용되는 종류의 잉크 제트 헤드를 사용하여 안경 렌즈와 같은 렌즈의 표면에 평행한 굴절률을 조절하는 것을 제안한다. 이런 헤드는 표면에 대해 원하는 굴절률의 변이를 얻기 위해서 물체의 표면에 다른 굴절률을 가진 고분자 용액의 방울을 떨어뜨리도록 제어된다. 그런 후에, 방사선 조사 고분자 또는 용매 제거에 의해 고분자는 응고된다. 증착과 응고하는 동안, 방울과 기판 사이의 상호작용의 물리적 현상의 제어는 이 방법을 사용하는 것을 매우 어렵게 만든다. 또한, 대규모로 사용하는 것은 굴절률 변조는 렌즈를 구성하는 고체 물체의 제조 동안 얻어지기 때문에 문제가 되며, 뒤이은 제품화 작업은 재형성 작업이 렌즈에 수행되는 것을 의미한다.
본 발명의 다른 활용 분야는 광호변성 렌즈이다. 이런 렌즈의 구조는 빛 흡수 스펙트럼이 입사광에 의존하는 층을 포함한다. 이런 층의 광호변성 염료는 비록 액체 또는 겔이 특히 발광 상태의 변화에 대한 반응 속도 면에서 우수한 특성을 갖는 것이 알려져 있지만, 주로 고체이다.
그럼에도 불구하고, 감광성 염료가 액체 또는 겔이고, 인접한 투명층들 사이의 염료가 차지하는 부피를 결정하기 위해서 층의 두께에 스페이서가 제공되고, 이 부피의 주변 둘레에 불침투성 장벽을 가진 렌즈가 공지되어 있다. 이런 렌즈는 특별한 안경테를 위해 제조된다. 렌즈를 다른 테에 맞도록 하기 위해 렌즈를 절단할 수 없다. 또한 보정될 렌즈의 굴절이상에 적용하는 것이 어렵다.
렌즈의 표면과 평행한 광흡수를 변화시키고 및/또는 이런 흡수도를 광의 편광에 의존하게 하는 것이 유익할 것이다.
본 발명을 적용할 수 있는 안과 렌즈의 여러 형태 중에서, 광학 특성의 변화가 전기 자극에 기인하는 활성 시스템을 언급할 수 있다. 이것은 전기채색 렌즈 또는 변화가능한 굴절 특성을 가진 렌즈(예를 들어, US-A-5 359 444 또는 WO 03/077012)의 경우이다. 일반적으로 이런 기술들은 액정 또는 전기화학 시스템을 사용한다.
이런 여러 형태의 렌즈 또는 안경 광학에 반드시 한정될 필요가 없는 다른 것들 중에서, 유연하고 모듈 방식으로 하나 이상의 광학 특성이 제공될 수 있게 하는 구조를 제공할 수 있는 것이 바람직한 반면, 광학 요소를 특정한 안경테 또는 선택된 다른 것 속에 포함시키고 또는 상기 광학 요소를 제 위치에 유지하는 임의의 다른 수단 속에 포함시키기 위해, 얻은 광학 요소의 절단 가능성을 여전히 가지고 있다.
본 발명의 한 목적은 이런 요구를 충족시키는 것이다. 다른 목적은 적절한 조건하에서 산업적 용량으로 광학 요소를 생산할 수 있는 것이다.
따라서 본 발명은 다음 단계를 포함하는 투명한 광학 요소를 생산하는 방법을 제공한다:
- 부품의 표면에 평행하게 병치되는 셀들의 적어도 하나의 투명 어레이를 가진 광학 부품을 생산하는 단계, 각 셀은 밀봉되고 광학 특성을 가진 물질을 함유한다; 및
- 광학 요소의 소정의 형태에 상응하는 상기 표면의 정의된 외형을 따라 광학 부품을 절단하는 단계.
상기 셀들은 이들의 광학 특성, 예를 들어, 굴절률, 광흡수도, 또는 편광, 또는 전기 또는 광자극에 대한 반응을 위해 선택된 다양한 물질로 채워질 수 있다.
따라서, 구조는 특히 변화가능한 광학 작용을 포함하는 여러 용도에 적합하다. 이것은 광학 요소의 표면을 개별 픽셀로 나누는 것을 의미하고, 이를 통해 디자인과 요소의 용도에 큰 적응성을 제공한다.
특히, 광학 부품은 원하는 주변 형태로 절단되어, 광학 부품이, 예를 들어, 안경테 또는 헬멧과 같은 다양한 홀딩 서포트(holding support)에 포함되고 맞게 된다는 것이 중요하다. 이런 방법은 구조의 일체성에 영향을 미치지 않고, 광학 요소가 홀딩 서포트에 결합되도록 광학 부품에 구멍을 뚫는 단계를 포함할 수 있다.
셀들의 어레이에 의해 형성된 층은 100㎛ 이하의 높이를 갖는 것이 바람직할 것이다. 본 발명의 다양한 실시예에 따라, 이 높이는 10㎛ 내지 50㎛ 또는 1㎛ 내지 10㎛이 바람직하다. 특히, 약 5㎛일 수 있다.
본 발명에서, 병치된 셀들의 어레이는 부품의 단위 면적당 물질로 채워진 셀들이 차지하는 면적으로 정의되는 충전 인자(τ)가 90% 이상이 되도록 형성되는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 셀들의 어레이는 적어도 셀들의 어레이 내에 제공된 부품의 지역 내에서, 부품 면적의 적어도 90%를 차지한다.
유리하게는, 충전 인자는 90% 내지 99.5%, 더욱 바람직하게는 96% 내지 98.5%를 포함한다.
픽셀 구조가 바람직하지 않은 회절 효과를 일으키지 않도록 하기 위해서, 셀들의 치수가 문제의 빛 스펙트럼의 파장 내에서 적응되도록 할 수 있다. 셀들의 어레이의 기하학적 구조는 광학 부품의 표면과 평행한 셀들의 치수, 광학 부품을 분리하는 벽들의 높이(h)에 해당하는 이들의 높이 및 부품의 표면에 평행하게 측정된 이들 벽의 두께(d)와 관련이 있는 치수 변수를 특징으로 한다. 표면과 평행한 셀들의 치수는 셀의 면적(σ)을 한정한다. 셀들이 길이(D)의 측면으로 직각을 이루는 간단한 경우에, 이 면적은 σ=D2로 주어지고, 충전 인자(τ)는 대략 D2/(D+d)2로 주어진다. σ 및 τ에 대한 표현은 셀들의 임의의 다른 공간 구조에 대해 쉽게 얻는다.
셀들의 어레이에서 결함들의 주요 원인은 벽들의 격자로 구성될 수 있다. 이런 벽들은 광학 부품의 투명한 결함의 원인이다. 본 발명의 의미에서, 광학 부품은 이 광학 부품을 통한 이미지 관찰이 현저한 콘트라스트 감소 없이 인식될 때, 즉, 광학 부품을 통한 이미지 형성이 이미지 품질을 손상시킴 없이 얻어질 때, 투명하다고 말한다. 따라서, 광학 부품 셀들을 분리하는 벽들은 빛을 회절시킴으로써, 빛과 상호작용한다. 본 발명에서, 회절은 발광 파장이 현저하게 제안될 때 관찰되는 빛의 분산 현상으로 정의된다("Optique - Fondement et applications" - J.P. Perez - Dunod - 7eme edition - Paris 2004 - Page 262). 보다 구체적으로, 벽과 충돌하는 빛 에너지는 고체각에서 집중된다. 이것 때문에, 발광점은 이런 벽들을 포함하는 광학 부품을 통해 더 이상 점으로 인식되지 않는다. 이런 미시적 회절은 확산과 같이 미시적으로 나타난다. 이런 미시적 확산 또는 부정합 확산은 광학 부품의 픽셀화된 구조의 유백색 표현으로 나타나고 구조를 통해 관찰되는 이미지의 콘트라스트 감소로 나타난다. 이런 콘트라스트 감소는 상기한 투명도 감소로 생각될 수 있다. 미시적 확산의 이런 행동은 본 발명에 따른 픽셀화된 광학 부품으로부터 얻은 광학 요소, 특히 투명해야하고 렌즈 착용자의 시야를 손상시킬 수 있는 표면 결함을 포함하지 않아야 하는 안과 렌즈에 대해서는 허용되지 않는다. 셀을 적절하게 치수화함으로써, 주어진 파장에 대한 회절 에너지를 감소시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에서, 부품의 표면에 평행한 1㎛ 이상의 셀 치수를 갖게 할 수 있다. 특히, 부품의 표면에 평행한 셀 치수는 5㎛ 내지 100㎛일 것이다. 안과 광학에 대한 응용에서, 렌즈의 표면에 눈에 보이는 조직을 제공할 수 있는 과도하게 큰 셀들은 피하는 것이 바람직할 수 있다. 유리하게는, 셀들은 10㎛ 내지 40㎛의 치수를 가질 수 있다.
부품의 표면에 평행한 채로, 셀들은 0.10㎛ 내지 5㎛의 두께로 벽들로 분리되는 것이 바람직할 것이다. 본 발명의 첫 번째 실시예에서, 벽들은 0.10㎛ 내지 5㎛, 바람직하게는 0.10㎛ 내지 0.35㎛를 가져서, 가시 스펙트럼에서 실질적으로 바람직하지 않은 회절 효과를 일으키지 않는다. 이런 얇은 벽들은 광학 표면의 매우 높은 충전 인자(τ)에 유익한 광학 효과를 가진 물질을 제공한다.
두 번째 실시예에서, 벽들은 0.40㎛ 내지 2.00㎛의 두께를 가진다. 예를 들어, 이 두께는 1.00㎛일 수 있다. 세 번째 실시예에서, 벽들은 2.00㎛ 내지 3.5㎛의 두께를 가지며, 3.0㎛일 수 있다. 셀 벽들의 조성 재료는 셀들이 상기 셀들에 채워지는 재료로부터 더 이상 식별할 수 없는 방식으로 선택될 것이다. "식별할 수 없는" 이란 표현은 가시적인 확산, 가시적인 회절 및 기생 반사가 없다는 것을 의미한다. 특히, 이것은 굴절률과 흡수도를 적절하게 조절함으로써 성취될 수 있다.
셀들의 어레이는 단단한 투명 기판상에 직접 또는 단단한 투명 기판 위로 연속적으로 이동되는 투명막 내에 형성될 수 있다. 상기 단단한 투명 기판은 볼록, 오목일 수 있고 또는 셀들의 어레이를 수용하는 측면 상의 평면일 수 있다.
이 방법을 수행하는 한 방법에서, 적어도 일부의 셀들에 포함된 광학 특성을 가진 물질은 액체 또는 겔 형태이다. 상기 물질은 채색, 광색성, 편광 및 굴절률로부터 선택된 광학 특성들의 적어도 하나를 특히 가질 수 있다.
상기 물질은 특히 액체 또는 겔 형태일 수 있고 광색성 염료를 포함할 수 있어서, 광색성 요소가 매우 빠른 반응 속도로 편리하게 생산될 수 있다.
보정 렌즈의 제조에 응용하기 위해서, 광학 부품의 다른 셀들이 다른 굴절률을 가진 물질을 함유하는 것이 필수적이다. 통상적으로, 굴절률은 보정될 눈의 예측된 굴절이상에 따라 부품의 표면에 걸쳐 변화하도록 적응될 것이다.
편광 광학 특성을 가진 광학 렌즈의 제조에 응용하기 위해서, 광학 부품의 셀들은 염료와 결합되거나 염료와 결합될 수 없는 액정을 필수적으로 함유할 것이다.
본 발명의 한 주제는 상기한 광학 부품을 생산하기 위한 방법으로서, 기판상에 부품의 상기 표면에 평행한 셀들을 한정하기 위해 벽들의 격자를 형성하는 것을 포함하고, 액체 또는 겔 형태의 광학 특성을 가진 물질에 의한 셀들의 전체적 또는 개별적 충전, 및 기판과 반대면 상에 셀들의 밀폐를 포함한다.
광학 부품의 셀들의 어레이는 다른 물질들을 함유하는 셀들의 여러 그룹을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 각 셀은 상기한 대로, 하나 이상의 광학 특성을 가진 물질로 채워질 수 있다. 셀들의 여러 어레이를 부품의 두께 위에 채우는 것이 가능하다. 이 실시예에서, 셀들의 어레이는 각 층 내에서 동일하거나 다른 특성을 가질 수 있고, 또는 셀들의 각 층 내에 있는 셀들은 다른 광학 특성들을 가질 수 있다. 따라서 셀들의 어레이가 굴절률 변화를 얻기 위한 물질을 함유하고 다른 층 또는 셀들의 어레이는 광색성 특성을 가진 물질을 함유하는 층을 함유하는 층을 갖는 것을 고려할 수 있다.
본 발명의 다른 태양은 상기 방법에 사용되는 광학 부품에 관한 것이다. 이 광학 부품은 상기 부품의 한 표면에 평행하게 병치된 셀들의 적어도 하나의 투명 어레이를 포함한다. 각 셀은 밀봉되고 광학 특성을 가진 물질을 함유한다. 바람직하게는, 셀들은 100㎛ 이하, 유리하게는 50㎛ 이하의 높이를 가진 벽들에 의해 분리되고 부품의 표면에 평행한 1㎛ 이상의 치수를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양은 이런 광학 부품을 절단하여 생산된 투명 광학 요소, 특히 안경 렌즈에 관한 것이다.
본 발명의 다른 특징과 장점은 첨부된 도면을 참조하여, 제한되지 않는 예시적 실시예의 설명에서 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 광학 부품의 정면도이다;
도 2는 광학 부품으로부터 얻은 광학 요소의 정면도이다;
도 3은 본 발명에 따른 광학 부품의 개략적 단면도이다;
도 4 및 5는 본 발명에 따른 광학 부품에서 셀들을 배열하기 위해 사용될 수 있는 두 가지 형태의 격자를 나타내는 다이어그램이다;
도 6 및 7은 광학 부품 제조의 2 단계에서 광학 부품을 나타내는 개략적 단면도이다;
도 8은 본 발명에 따른 광학 부품을 제조하는 다른 방법을 나타내는 개략적 단면도이다.
도 1에 도시된 광학 부품(10)은 안경렌즈를 위한 반제품이다. 안경렌즈는 안과렌즈를 포함한다. "안과렌즈"라는 용어는 눈을 보호하고 및/또는 시력을 보정하기 위해 안경테에 맞는 렌즈를 의미하고, 이런 렌즈들은 무한초점, 단초점, 이초점, 삼초점 및 가변초점 렌즈로부터 선택된다.
비록 안경광학이 본 발명의 응용의 바람직한 분야이지만, 본 발명은 다른 형태의 투명 광학 요소, 예를 들어, 광학 장치, 필터, 광학 시각 렌즈, 아이 바이저, 조명 장치용 광학 등에 응용가능하다는 것을 이해할 것이다. 본 발명에서 안과광학에 포함되는 것은 광학렌즈이나, 또한 콘택트 렌즈와 안구 임플란트이다.
도 2는 소정의 외곽선 주위의 반제품(10)을 절단하여 얻은 도 1의 점선으로 나타낸 안경렌즈(11)를 도시한다. 특히, 이 외곽선은 반제품의 넓이 내에 있는 한 임의적이다. 따라서, 대량생산된 반제품은 매우 다양한 안경테에 맞도록 적응될 수 있는 렌즈들을 얻기 위해 사용될 수 있다. 절단 렌즈의 모서리는 안경테와 일치하는 모양을 만들고 이 안경테에 렌즈를 고정하는 방법 및/또는 심미적 이유로 통상적인 방법으로, 어떤 문제 없이 제거될 수 있다. 또한 안경테에 렌즈를 고정하는데 사용되는 나사를 수용하기 위해 렌즈에 구멍(14)을 낼 수 있다.
반제품(10)의 일반적인 형태는, 예를 들어 60mm 지름의 원형 외곽선, 볼록 전면(12) 및 오목 후면(13)을 가진 공업 표준과 일치할 수 있다(도 3). 통상적인 절단, 제거 및 천공 도구는 반제품(10)으로부터 렌즈(11)를 얻기 위해 사용될 수 있다.
도 1 및 2에서, 표면층은 반제품(10)과 렌즈(11)의 픽셀화된 구조를 보이게 하도록 부분적으로 절단된다. 이런 구조는 셀들의 어레이 또는 투명 부품의 층(17)에 형성된 미세구(15)들로 이루어진다. 이런 도면에서, 이 층(17) 및 셀(15)의 치수는 도면을 더욱 쉽게 검사하기 위해 반제품(10)과 이의 기판(16)의 치수보다 확대되었다.
셀(반제품(10)의 표면에 평행)(15)들의 측면 치수(D)는 가시 스펙트럼에서 회절 효과를 피하기 위해 1 마이크론 이상이다. 실제로, 이런 치수는 10 ㎛ 내지 100 ㎛이다. 셀들의 어레이는 마이크로전자공학 및 마이크로기계장치 분야에서 잘 제어된 기술을 사용하여 생산될 수 있다.
따라서 셀들의 어레이가 렌즈(11) 또는 반제품(10) 상에서 보이지 않게 할 수 있다.
본 발명에 따라, 셀(15)들의 어레이를 포함하는 층(17)의 높이(h)는 100 ㎛이하가 바람직하고, 1 ㎛ 내지 10 ㎛가 더욱 바람직하다. 유리하게는, 이 높이(h)는 약 5 ㎛이다.
셀(15)들을 분리하는 벽(18)들은 서로 밀봉돼야 한다. 벽들은 특히 광학 ㅂ부품의 높은 충전 인자를 얻도록 하기 위해 10 ㎛ 내지 5.00 ㎛의 두께(d)를 가진다. 이 벽 두께는, 예를 들어 약 0.35 ㎛와 동일할 수 있다. 높은 충전 인자는 셀(15)들에 함유된 물질에 의해 제공된 원하는 광학 기능의 높은 효과를 제공한다. 이런 충전 인자는 90% 내지 99.5%, 유리하게는 96% 내지 98.5%이다. 셀들의 측면 치수(D)와 셀들을 분리하는 벽들의 높이(h)를 신중하게 결합함으로써, 높은 충전 인자를 가진 광학 부품을 얻을 수 있고, 상기 셀들에 포함된 물질들의 광학 특성 또는 광학 특성들에 따라 보이지 않을 수 있다.
예를 들어, 직사각형 격자(도 4) 또는 6각형 격자(도 5)에 배열된 셀들, 두계 d = 2㎛의 벽들(18) 및 치수 D = 100 ㎛의 픽셀로, 단지 4%의 면적이 흡수된다
Figure 112007000341649-pct00001
. 낮은 한계는 τ=90%이다.
도 5에 도시된 벌집 또는 6각형 격자는 소정의 종횡비에 대한 셀들의 어레이의 기계적 강도를 최적화하기 때문에 바람직한 배열이다. 그러나, 본 발명의 내에서 결정 기하학을 따르는 모든 가능한 격자 배열을 고려할 수 있다. 따라서, 직사각형, 삼각형, 또는 팔각형 격자를 생산할 수 있다. 본 발명의 내에서, 셀들의 어 레이를 형성하기 위해 다양한 기하학적 격자 모양의 조합을 가질 수 있는 반면, 상기한 대로 여전히 셀들의 치수를 고려해야 한다.
셀(15)들의 어레이를 포함하는 층(17)은 안과광학에서 통상적인 여러 추가 층(19, 20)으로 덮일 수 있다(도 3). 예를 들어, 이런 층들은 충격 저항성, 긁기 저항성, 채색, 반사방지, 얼룩방지 등과 같은 기능을 제공한다. 도시한 실시예에서, 셀들의 어레이를 포함하는 층(17)은 투명 기판(16)의 상부에 즉시 놓이나, 충격 저항성, 긁기 저항성 또는 채색 기능을 제공할 수 있는 하나 이상의 중간층들은 이들 사이에 제공되는 것을 이해할 것이다.
또한, 셀들의 여러 층들이 기판에 형성된 다층 스택에 제공될 수 있다. 예를 들어, 다층 스택이 특히 요소에 광색성 기능을 제공하는 물질을 함유하는 셀들의 어레이를 포함하는 층 및 요소에 굴절률 변화 기능을 제공하는 다른 층을 포함하게 할 수 있다. 셀들의 어레이를 포함하는 이런 층들은 상기한 대로 추가 층들과 번갈아 올 수 있다.
다양한 조합들이 투명한 광학 요소를 생산하기 위한 방법의 큰 적응성 때문에 가능하다. 따라서, 본 발명의 내에서, 광학 부품은 각 셀이 하나 이상의 광학 특성을 가진 물질로 채워진 셀들의 어레이 또는 셀(15)들의 어레이가 다른 물질들을 함유하는 셀들의 여러 그룹을 포함하는 셀들의 어레이를 포함할 수 있다. 또한 광학 부품은 셀들의 어레이를 포함하는 적어도 두 개의 층들을 포함하는 스택으로 이루어질 수 있고, 셀들의 각 어레이는 동일한 광학 특성을 가지며 또는 셀들의 각 어레이는 다른 광학 특성을 가지며, 셀들의 각 어레이 내의 셀들은 다른 광학 특성 을 가진다.
투명 기판(16)은 유리 또는 안과광학에서 통상적으로 사용되는 다양한 고분자 재료로 제조될 수 있다. 사용될 수 있는 고분자 재료 중에서, 폴리카보네이트 재료, 폴리아마이ㄷ, 폴리이미드, 폴리설폰, 폴리에틸렌테레프탈레이트와 폴리카보네이트의 코폴리머, 특히 폴리노보넨인 폴리올레핀, 다이에틸렌 글리콜 다이(알릴카보네이트)의 폴리머 및 코폴리머, (메타)아크릴 폴리머 및 코폴리머, 특히 A-비스페놀로부터 유도된 (메타)아크릴 폴리머 및 코폴리머, 티오(메타)아크릴 폴리머 및 코폴리머, 우레탄 및 티오우레탄 폴리머 및 코폴리머, 에폭시 폴리머 및 코폴리머 및 에피설파이드 폴리머 및 코폴리머를 예로 들 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
셀들의 어레이를 포함하는 층(17)은 볼록 전면(12)에 위치하는 것이 바람지하고, 임의의 재형성 작업을 받기 위해 자유 상태로 있는 오목 후면(13)은 가공 및 연마가 필수적이다. 그러나, 투명 광학 요소가 보정 렌지인 경우, 굴절이상 보정은 셀(15)들에 함유된 물질들의 굴절률을 공간적으로 변화시킴으로써 성취될 수 있고, 이를 통해 후면에 임의의 재작업을 받지 않게 하여, 결과적으로 디자인 및/또는 렌즈에 제공되는 다양한 층들 및 코팅의 실행에 큰 적응성을 제공한다. 광학 요소는 렌즈의 오목면에 위치될 수 있다. 물론, 광학 부품은 평면 광학 요소 상에 포함될 수 있다.
도 6 및 7은 셀들의 어레이가 기판(16)상에 생산되는 첫 번째 방식을 도시한다. 여기의 기술은 전기이동 디스플레이 장치를 제조하는데 사용되는 기술과 유사 하다. 이런 기술들은 WO 00/77570, WO 02/01281, US 2002/0176963, US 6 327 072 또는 US 6 597 340에 기술된다. 또한 셀들의 어레이는 당업자에게 주지된 마이크로전자공학로부터 유도된 제조 방법을 사용하여 생산될 수 있다. 제한되지 예로서, 핫 프린팅, 핫 엠보싱, 포토리소그래피(하드, 소프트, 포지티브 또는 네가티브), 마이크로콘택드 프린팅, 스크린 프린팅 또는 잉크-제트 프린팅과 같은 마이크로증착을 예로 들 수 있다.
문제의 실시예에서, 복사-경화성, 예를 들어, UV-경화성 용액의 막인 모노머는 기판(16)상에 먼저 증착된다. 이 막은 마스크를 통과한 자외선 복사에 노출되어 격자에 분포되고 미세구(15)들의 위치에 상응하는 사각형 또는 육각형을 덮는다. 선택적 경화에 의해, 지지층(21)의 상부에 있는 벽들(18)은 제거되고 부품은 도 6에 도시된 상태로 있는다.
유사한 구조를 얻기 위해서, 다른 가능성은 포토리소그래피 기술을 사용하는 것이다. 포토리소그래피는 벽들(18)의 예상 높이의 크기인 두께 5 ㎛ 또는 20㎛를 가진 재료, 예를 들어, 고분자의 층의 기판(16)상에 증착으로 시작한다. 다음으로, 포토레지스트의 막은 이 층상에 증착되고, 이 막은 격자 패턴의 형태로 마스크를 통해 노광된다. 노광되지 않은 지역은 재료층이 비등방성 식각을 받는 것을 통해, 벽들의 위치에 대해 배열된 마스크를 남기기 위해 포토레지스트를 현상하여 제거된다. 미세구(15)들을 형성하는 이런 식각은 원하는 깊이까지 이어지고, 그 후에 화학적 식각에 의해 마스크를 제거한다.
도 6에 도시된 상태로부터 시작하여, 미세구(15)들은 액체 또는 겔 상태의 광학 특성을 가진 물질로 채워진다. 부품의 전면의 전처리는 벽들 및 미세구들의 바닥의 재료의 표면 습윤을 용이하게 하기 위해 선택적으로 사용될 수 있다. 광학 특성을 가진 물질을 형성하는 용액 또는 현탁액은 어레이의 모든 미세구들에 대해 동일할 수 있고, 이런 경우 용액 또는 현탁액은 스크린-프린팅 형태, 스핀 코팅 공정, 물질이 롤러 또는 닥터 블레이드를 사용하여 분포되는 공정 또는 스프레이 공정을 사용하여 적절한 바스 속에 부품을 적심으로 간단히 제공될 수 있다. 또한 잉크-제트 헤드를 사용하여 개별 미세구 속에 국부적으로 용액 또는 현탁액을 주입할 수 있다.
후자의 기술은 광학 특성을 가진 물질이 한 미세구와 다른 미세구와 다를 때 통상적으로 사용될 것이고, 연속적으로 미세구들을 채우기 위해서 여러 잉크-제트 헤드가 표면 위로 이동된다.
그러나, 미세구들이 선택적 식각에 의해 형성되는 경우에, 다른 가능성은 미세구들의 첫 번째 그룹에서 도려내는 것이고, 제 1 물질로 미세구를 전체적으로 채우고 그런 후에, 미세구를 밀폐하는 것이고, 부품의 표면의 잔여 부분은 이 작업 동안 마스크된 상태로 존재한다. 다음으로, 선택적 식각은 적어도 이미 채워진 미세구의 지역, 또한 벽 지역을 덮는 레지스트 마스크를 통해 반복되고, 새로운 미세구는 다른 물질로 채워지고 그런 후에 밀폐된다. 이 방법은 부품의 표면 위로 다른 물질들을 분포하는 것이 바람직한 경우 1회 이상 반복될 수 있다.
채워진 미세구의 어레이를 밀봉하기 위해서, 접착-코팅 플라스틱 막이 도포되고, 이 막은 벽(18)들의 상부에서 열적으로 합쳐지거나 열-박층화된다. 또한 밀 폐되는 지역상에 용액인 경화성 재료를 증착하는 것도 가능하고, 이 재료는 미세구에 함유된 광학 특성을 가진 물질과 혼합되지 않고, 그런 후에 이 재료를 경화하기 위해, 열 또는 복사를 사용한다.
일단 미세구(15)들의 어레이가 완료되면(도 7), 부품은 제조를 완결하기 위해서, 추가 층 또는 코팅(19, 20)을 받을 수 있다. 이런 형태의 부품들은 대량 생산되고 나중에 다시 사용하기 위해 저장되고, 소비자의 필요에 따라 개별적으로 절단된다.
광학 특성을 가진 물질이 액체 또는 겔 상태로 존재하지 않는 경우, 물질이 증착되는 순간 후에 적절한 단계에서 예를 들어, 가열 및/또는 복사 순서로 고체화 처리가 사용될 수 있다.
도 8에 도시된 변형물에서, 미세구(25)들의 어레이를 구성하는 광학 부품은 유연한 투명막(27) 형태로 제조된다. 이런 막(27)은 상기한 기술과 유사한 기술에 의해 생산될 수 있다. 이런 경우에, 막(27)은 즉 볼록 또는 오목이 아닌 평면 기판상에 생산될 수 있다.
막(27)은 방법의 단계의 결합된 수행의 비용을 줄이기 위해서 비교적 큰 크기로 산업적 용량으로 제조되며, 그런 후에 반제품의 기판(16) 상으로 이동시키기 위해 적절한 치수로 절단한다. 이런 이동은 유연한 막을 접착식으로 결합하고, 막을 가열성형하고 또는 진공에서 물리적 접착 효과에 의해 수행될 수 있다. 그런 후에 막(27)은 종전의 경우와 같이, 다양한 코팅제를 받을 수 있고 또는 상기한 대로 하나 이상의 추가 층으로 코팅된 기판(16) 상으로 이동할 수 있다.
본 발명의 한 응용분야에서, 미세구(15)들에 주입된 물질의 광학 특성은 이의 굴절률이다. 물질의 굴절률은 보정 렌즈를 얻기 위해 부품의 표면 위에서 변한다. 본 발명의 첫 번째 실시예에서, 변화는 미세구(5)들의 어레이를 제조하는 동안 다른 굴절률의 물질들을 주입함으로써 일어날 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 변화는 굴절률이 조사에 의해 연속적으로 조절될 수 있는 물질을 미세구(15)들에 주입함으로써 성취될 수 있다. 보정 광학 기능의 쓰기는 반제품(10) 또는 렌즈(11)를 원하는 굴절률 분포를 얻기 위해 에너지가 표면 위에서 변하는 빛에 노출시킴으로써 수행되어, 환자의 시력을 보정하게 된다. 이 빛은 통상적으로 레이저에 의해 생산되고, 쓰기 장치는 CD-ROMs 또는 다른 광학 메모리 매체를 식각하기 위해 사용되는 것과 유사하다. 감광성 물질의 더 많거나 적은 노광은 레이저의 파워 및/또는 노광 시간의 선택의 변화에 기인할 수 있다.
이런 응용분야에서 사용될 수 있는 물질들 중에서, 예를 들어, 중기공성 재료 및 액정으로 제조된 것을 예로 들 수 있다. 액정은 중합 반응, 예를 들어, 조사에 의해 유도되는 중합 반응에 의해 동결될 수 있다. 따라서, 액정은 이를 통과하는 광파에서 소정의 광학 감속(optical retardation)을 유도하기 위해서 선택된 상태로 동결될 수 있다. 중기공성 재료의 경우에, 재료의 굴절률은 이의 다공성 변화를 통해 제어된다. 다른 가능성은 조사-유도 경화 반응 동안에 굴절률을 변화시키는 주지된 특성을 가진 광고분자를 사용하는 것이다. 이런 굴절률 변화는 재료의 밀도의 변형 및 화학적 구조의 변화 때문이다. 중합 반응 동안 단지 매우 소량의 부피 변화를 일으키는 광고분자를 사용하는 것이 바람직할 것이다.
용액 또는 현탁액의 선택적 중합은 부품의 표면에 대해 공간적으로 차이가 나는 방사선의 존재하에서 수행되어, 원하는 굴절률 변화를 얻는다. 이런 변화는 보정될 환자의 눈의 예상된 굴절 이상에 따라 미리 결정된다.
본 발명의 다른 응용에서, 미세구들에 액체 또는 겔 형태로 주입된 물질은 광색성 특성을 가진다. 이 응용에서 사용된 물질들 중에서, 특허 및 특허출원 FR 2 763 070, EP 0 676 401, EP 0 489 655, EP 0 653 428, EP 0 407 237, FR 2 718 447, US 6 281 366 및 EP 1 204 714에 기술된 것과 같은 스피록사진, 스피로-인돌린-[2,3']벤족사진, 크로먼, 스피록사진 호모아자아다만테인, 스피로플루오렌-(2H)-벤조파이란 또는 나프토[2,1-b]-파이란 코어와 같은 중심 유닛을 함유하는 광색성 화합물들을 예로 들 수 있다.
본 발명의 내에서, 광학 특성을 가진 물질은 염료 또는 투과율을 변화시킬 수 있는 안료일 수 있다.
본 발명의 내용 중에 있음

Claims (63)

  1. 안과렌즈, 광학 장치용 렌즈, 광학 시력 렌즈 및 아이 바이저로부터 선택되는 투명 광학 요소(11)의 생산 방법으로서,
    부품의 표면에 평행하게 병치되고, 각 셀은 밀봉되어 광학 특성을 가진 물질을 함유하는 셀들(15;25)의 적어도 하나의 투명 어레이를 가진 광학 부품(10)을 생산하는 단계; 및
    광학 요소의 소정의 형태에 상응하는 상기 표면의 정의된 외형을 따라 광학 부품을 절단하는 단계를 포함하고,
    셀들(15;25)의 어레이는 다른 물질들을 함유하는 셀들의 여러 그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 광학 요소(11)의 생산 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    셀들의 어레이는 상기 표면에 직각인 100㎛ 이하의 높이를 가진 층을 구성하는 투명 광학 요소의 생산 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    셀들의 어레이에 의해 형성된 층은 10㎛ 내지 50㎛의 높이를 가진 투명 광학 요소의 생산 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    셀들의 어레이에 의해 형성된 층은 1㎛ 내지 10㎛의 높이를 가진 투명 광학 요소의 생산 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    홀딩 서포트에 광학 요소(11)를 고정하기 위해 광학 부품(10)을 통과하여 구멍을 뚫는 단계를 더 포함하는 투명 광학 요소의 생산 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    광학 부품(10)의 생산은 단단한 투명 기판(16)상에 셀들(15)의 어레이를 형성하는 단계를 포함하는 투명 광학 요소의 생산 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    광학 부품(10)의 생산은 유연한 투명막(27) 내에 셀들(25)의 어레이를 형성하고 단단한 투명 기판(16) 상에 상기 막을 이동하는 단계를 포함하는 투명 광학 요소의 생산 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    단단한 투명 기판(16)은 볼록, 오목 또는 셀들(15;25)의 어레이를 수용하는 측면상에 평면인 투명 광학 요소의 생산 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    셀들(15;25)의 적어도 일부에 함유된 광학 특성을 가진 물질은 액체 또는 겔 형태인 투명 광학 요소의 생산 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    광학 부품(10)의 생산은 기판상에, 부품의 상기 표면에 평행한 셀들(15)을 형성하기 위한 벽들(18)의 격자를 생산하는 단계, 광학 특성을 가진 액체 또는 겔 형태의 물질을 전체적 또는 개별적으로 충전하는 단계, 및 기판으로부터 이들의 대향면 상의 셀들을 밀폐하는 단계를 포함하는 투명 광학 요소의 생산 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    광학 특성은 채색, 광색성, 편광 또는 굴절률 특성으로부터 선택되는 투명 광학 요소의 생산 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    다른 셀들(15;25)은 다른 굴절률을 가진 물질을 함유하는 투명 광학 요소의 생산 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    다른 굴절률을 가진 물질은 광고분자, 액정 또는 중기공성 재료를 포함하는 투명 광학 요소의 생산 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    광학 부품(10)의 생산은 기판(16)상에 부품의 상기 표면에 평행한 셀들(15)을 형성하기 위해 벽들(18)의 격자를 형성하는 단계, 셀들을 모노머 또는 액정의 용액 또는 현탁액으로 전체적으로 채우는 단계, 기판으로부터 이들의 대향면 상의 셀들을 밀폐하는 단계 및 부품의 상기 표면에 평행하게 분화된 전자기 복사의 존재하에서 상기 용액 또는 현탁액을 선택적 중합하는 단계를 포함하는 투명 광학 요소의 생산 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    셀들에 함유된 물질의 굴절률은 보정될 눈의 예상 굴절이상에 따라 부품의 표면 위로 상기 굴절률을 변화시키도록 적응되는 투명 광학 요소의 생산 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    광학 부품(10)의 생산은 기판(16)상에 부품의 상기 표면에 평행한 셀들(15)을 형성하기 위해 벽들(18)의 격자를 형성하는 단계, 잉크-제트 헤드들을 사용하여 셀들을 광학 특성을 가진 물질로 차별화되게 채우는 단계, 기판으로부터 이들의 대향면 상의 셀들을 밀폐하는 단계를 포함하는 투명 광학 요소의 생산 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    셀들의 여러 어레이는 부품의 두께 위에 적층되는 투명 광학 요소의 생산 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    셀들의 각 어레이는 동일한 광학 특성을 갖거나, 셀들의 각 어레이는 다른 광학 특성을 갖거나 셀들의 각 어레이 내의 셀들은 다른 광학 특성을 갖는 투명 광학 요소의 생산 방법.
  19. 제 1 항에 있어서,
    충전 인자(τ)는 부품의 표면에 평행하게 90% 이상인 투명 광학 요소의 생산 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    충전 인자는 90% 내지 99.5%인 투명 광학 요소의 생산 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    충전 인자는 96% 내지 98.5%인 투명 광학 요소의 생산 방법.
  22. 제 1 항에 있어서,
    셀들(15;25)의 어레이는 육각형 격자에 배열되는 투명 광학 요소의 생산 방법.
  23. 제 1 항에 있어서,
    셀들(15;25)은 부품의 표면에 평행한 1㎛ 이상의 치수를 갖는 투명 광학 요소의 생산 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    셀들(15;25)은 부품의 표면에 평행한 5㎛ 내지 100㎛의 치수를 갖는 투명 광학 요소의 생산 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    셀들(15;25)은 부품의 표면에 평행한 10㎛ 내지 40㎛의 치수를 갖는 투명 광학 요소의 생산 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    셀들(15;25)은 부품의 표면에 평행한 0.10㎛ 내지 5㎛의 치수를 갖는 벽들(18)에 의해 분리되는 투명 광학 요소의 생산 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    벽들(18)은 0.35㎛ 이하의 치수를 갖는 투명 광학 요소의 생산 방법.
  28. 제 26 항에 있어서,
    셀들(15;25)은 빛을 반사하지 않고 0.40㎛ 내지 3.00㎛의 치수를 가진 재료로 제조된 벽들(18)에 의해 분리되는 투명 광학 요소의 생산 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    벽들은 0.40㎛ 내지 1.00㎛의 치수를 갖는 투명 광학 요소의 생산 방법.
  30. 안과렌즈, 광학 장치용 렌즈, 광학 시력 렌즈 및 아이 바이저로부터 선택되는 투명 광학 요소를 제조하도록 설계된 광학 부품으로서,
    부품의 한 표면에 평행하게 병치되고, 각 셀은 밀봉되어 광학 특성을 갖는 물질을 함유하는 셀들(15;25)의 적어도 하나의 투명 어레이를 포함하고,
    셀들(15;25)의 어레이는 다른 물질들을 함유하는 셀들의 여러 그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 부품.
  31. 제 30 항에 있어서,
    셀들의 어레이는 상기 표면에 직각인, 100㎛ 이하의 높이를 가진 층을 구성하는 광학 부품.
  32. 제 31 항에 있어서,
    셀들의 어레이에 의해 형성된 층은 10㎛ 내지 50㎛의 높이를 갖는 광학 부품.
  33. 제 31 항에 있어서,
    셀들의 어레이에 의해 형성된 층은 1㎛ 내지 10㎛의 높이를 갖는 광학 부품.
  34. 제 30 항에 있어서,
    셀(15)들의 어레이가 형성된 단단한 투명 기판(16)을 포함하는 광학 부품.
  35. 제 30 항에 있어서,
    셀(25)들의 어레이를 포함하는 투명막(27)이 이동되는 단단한 투명 기판을 포함하는 광학 부품.
  36. 제 34 항에 있어서,
    단단한 투명 기판(16)은 볼록, 오목 또는 셀(15;25)들의 어레이를 가진 측면상에 평면인 광학 부품.
  37. 제 30 항에 있어서,
    셀(15;25)들의 적어도 일부에 함유된 광학 특성을 가진 물질은 액체 또는 겔 형태인 광학 부품.
  38. 제 30 항에 있어서,
    광학 특성은 채색, 광색성, 편광 또는 굴절률 특성으로부터 선택되는 광학 부품.
  39. 제 30 항에 있어서,
    다른 셀들(15;25)은 다른 굴절률을 가진 물질을 함유하는 광학 부품.
  40. 제 39 항에 있어서,
    다른 굴절률을 가진 물질은 광고분자, 액정 또는 중기공성 재료인 광학 부품.
  41. 제 30 항에 있어서,
    셀들의 여러 어레이는 상기 부품의 두께 상에 적층되는 광학 부품.
  42. 제 41 항에 있어서,
    각 셀들의 어레이는 동일한 광학 특성을 갖거나, 셀들의 각 어레이는 다른 광학 특성을 갖거나 셀들의 각 어레이 내의 셀들은 다른 광학 특성을 갖는 광학 부품.
  43. 제 30 항에 있어서,
    충전 인자(τ)는 부품의 표면에 평행하게 90% 이상인 광학 부품.
  44. 제 43 항에 있어서,
    충전 인자는 90% 내지 99.5%인 광학 부품.
  45. 제 30 항에 있어서,
    셀들(15;25)의 어레이는 육각형 격자에 배열되는 광학 부품.
  46. 제 30 항에 있어서,
    셀들(15;25)은 부품의 표면에 평행한 1㎛ 이상의 치수를 갖는 광학 부품.
  47. 제 46 항에 있어서,
    셀들(15;25)은 부품의 표면에 평행한 5㎛ 내지 100㎛의 치수를 갖는 광학 부품.
  48. 제 47 항에 있어서,
    셀들(15;25)은 부품의 표면에 평행한 10㎛ 내지 40㎛의 치수를 갖는 광학 부품.
  49. 제 30 항에 있어서,
    셀들(15;25)은 부품의 표면에 평행한 0.10㎛ 내지 5㎛의 치수를 갖는 벽들(18)에 의해 분리되는 광학 부품.
  50. 제 49 항에 있어서,
    셀들(15;25)은 부품의 표면에 평행한 0.10㎛ 내지 0.40㎛의 치수를 갖는 벽들(18)에 의해 분리되는 광학 부품.
  51. 제 50 항에 있어서,
    벽들(18)은 0.35㎛의 치수를 갖는 광학 부품.
  52. 제 49 항에 있어서,
    셀들(15;25)은 빛을 반사하지 않고 0.40㎛ 내지 3.00㎛의 치수를 가진 재료로 제조된 벽들(18)에 의해 분리되는 광학 부품.
  53. 제 52 항에 있어서,
    벽들은 0.40㎛ 내지 1.00㎛의 치수를 갖는 광학 부품.
  54. 제 30 항에 따른 광학 부품(10)을 절단하여 생산된 안경 렌즈.
  55. 제 54 항에 있어서,
    렌즈(11)를 안경테에 고정하기 위해서 부품(10)을 통과해 뚫리는 적어도 하나의 구멍을 포함하는 안경 렌즈.
  56. 제 54 항에 있어서,
    셀들(15;25)에 함유된 물질의 광학 특성은 보정될 눈의 예상 굴절이상의 기능으로 렌즈의 표면 위로 변화시키도록 적응되는 안경 렌즈.
  57. 제 54 항에 있어서,
    셀들(15;25)에 함유된 물질은 광색성 물질인 안경 렌즈.
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